DE1954045A1

DE1954045A1 - Frequenzdiskriminatorschaltung

Info

Publication number: DE1954045A1
Application number: DE19691954045
Authority: DE
Inventors: Kazutoshi Segawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1968-10-28
Filing date: 1969-10-27
Publication date: 1970-05-14
Also published as: DE1954045B2; FR2021712A1; NL155690B; CA936927A; NL6916155A; GB1286835A

Description

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MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO., LTD. Osaka, Japan

Frequenzdiskriminatorschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Frequenzdiskriminatorschaltung.

Als bekannte Frequenzdiskriminatorsehaltungen sind die Verhältnisdetektorschaltung, die Poster-Seeley-Phasendiskriminatorschaltung sowie abgeänderte Formen dieser Schaltungen zu nennen, die als Tondemodulatorschaltung eines Fernsehempfängers Verwendung finden. Doch macht die Verwendung dieser Schaltungen als Überlagerungsfrequenz-Nachlaufvorrichtung eines Fernsehempfängers zur Vornahme der Tondemodulation in der Zwischenfrequenz bei der vor kurzem in Japan genehmigten Hultxplextonubertragung ein unnötigerweise ausgedehntes Frequenzband für die Frequenzgleichrichtung und Frequenzdemodulation erforderlich. Es läßt sich daher kein befriedigendes Leistungsverhalten erzielen.

Die Erfindung hat zur Hauptaufgabe, eine Frequenzdiskriminator schaltung zu schaffen, die geeignet ist, «jegliche-Beeinflussung durch ein Störsignal und durch Rauschen außerhalb des Signalfrequenzbandes, jedoch relativ nahe der Signalfrequenz, bei der Demodulation und Frequenzgleichrichtung eines frequenzmodulierten Signals mit

einem

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einem im Vergleich zur Mittenfrequenz kleinen Frequenzhub auszuschalten.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Zusammenhang der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigegebenen Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines Fernsehempfängers für llultiplextonübertragungen;

Figur 2 ein Schaltbild des bekannten Verhältnisdetektors;

Figur 3 ein Schaltbild des bekannten Foster-Seele?/-Phasendi skriminators»

Figur 4 eine graphische Darstellung von dessen S-Charakte ristik;

Figur 5 ein Schaltbild einer Ausführurigsform der durch die Erfindung geschaffenen Frequenzdiskriminatorschaltungj

Figur 6 eine graphische Darstellung der Charakteristik einer üblichen Doppelab stimmschaltungj

Figur 7 ein Vektordiagramm zur Darstellung des bei der Anordnung der Figur 5 auftretenden Vektorsummeηsignals»

Figur 8 eine Darstellung zur Erläuterung der Schaltanordnung der Figur 5;

Figur 9 eine graphische Darstellung der Charakteristik der in Figur 5 gezeigten Schaltung»

Figur 10 ein Schaltbild einer zweiten, die Erfindung verkörpernden Anordnung)

Figur 11 ein Vektordiagramm zur Barstellung des bei der Anordnung der Figur 10 auftretenden VektorsummensignalBj

Figur 12 eine graphische Darstellung der Charakteristik der in Figur 10 gezeigten Schaltung» und

Figuren 13, I4, 15 und 16 Schaltbilder einer dritten, vierten, fünften beziehungsweise sechsten Ausführungsform der Erfindung.

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Ea sei zunächst auf Figur 1 der Zeichnungen Bezug genommen, in der ein Fernsehempfänger für Multiplextonübertragungen in Form eineo Blockschaltbildes dargestellt i"st, wobei mit der Bezugszahl 1 eine Antenne bezeichnet ist, mit der Bezugszahl 2 ein Hochfrequenzverstärker, mit 3 ein Mischer, 4 ein Empfangsoszillator, 5 ein Yideozwischenfrequenzverstärker, 6 ein Videodetektor, 7 eine Videoverstärkerschaltung, 8 eine AVR-Schaltung, mit der Bezugszahl S* ein Ablenksystem und mit der Bezugszahl 10 eine Bildröhre.· Diese Schaltmittel entsprechen denen eines bekannten Fernsehempfängers. Die Bezugszahl 11 bezeichnet einen Tonzwischenfrequenzverstärker, die Bezugszahl 12 eine FM-Detektorschaltung, die Bezugszahl 15 eine Tief- und Hochpaßfilterschaltung, die Bezugszahlen I4 und 16 bezeichnen jeweils Tonfrequenzverstärkerschaltungen, die Bezugszahl bezeichnet oine FM-Demodulatorschaltung, während mit den Bezugszahlen 17 unö 18 jeweils Lautsprecher bezeichnet sind und ir.it der Bezugszahl IQ eine Frequenznachlaufvorrichtung (im folgenden al ρ AFN-Schaltung benannt), die zur Steuerung des Empfangenszillators dient. Die Tonzwischenfrequenz liegt für das japanische System bei 54»25 MHz und für das US-amerikanische System bei 41»25 UHz, und die für die FM-Detektorschaltung 12 erforderliche Bandbreite dieses Signals beträgt etwa + 300 kHz. Die Mittenfrequenz der AFN-Schaltung 19 beträgt fernerhin im japanischen System 58,75 KHz unä im VS-amerikanisehen System 45 »75 MEs. Zur Erzielung einer besseren Steuercharakteristik der AFN-Schaltung geht man davon aus, daß für das Frequenzgleichrichtungsband ein Wert veη + 300 kHz bis + 4CO kHz Torzusehen ist. Die Figuren 2 und 3 geben Veranschaulichungsfcöiepiele für den Schaltur.gsaufbau des bekannten Verhältnisdetektcrs beziehungsweise des Fcster-Seeley-Phasendiskriminators. Falls diese Schaltungen für das vorerwähnte Frequenzband gedacht sind, se belaufen sich die Werte für die Frequenzen f und f in den in Figur A dargestellten kennlinien in bezu_t~ auf die lüittenfrequenz auf + 600 kHz oder mehr. Der Grund hierfür ist ner, daß es in dem erwähnten Frequenzband nicht möglich ist, die Güte der in den Anordnungen der Figuren 2 und 3 verge seheueη Spulen im unbelasteten Zustand hinreichen- hoch zu wählen. Bei solchen Anordnungen werden die Werte für das Gleichrichtung-scand (f, bis f_n) unnötig hoch, und es

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- 4 -läßt sich daher keine verbesserte Charakteristik erzielen.

In Figur 5 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die hier in einer Poster-Seeley-Phaeendiskriminatorschaltung verkörpert ist. Das Prinzip einer solchen Schaltung ist das gleiche wie beim Verhältnisdetektor, und es soll daher in der Beschreibung auf den Fall näher eingegangen werden, daß die Erfindung in der Foster-Seeley-Phasendiskriminatorschaltung verkörpert ist. In dieser Figur ist mit der Bezugszahl 21 ein SignalVerstärkertransistor der Endstufe bezeichnet, mit der Bezugezahl 22 eine Spule, mit der Bezugszahl 23 ein kondensator und mit der Bezugszahl 24 ein Anschluß, der mit einer Stromquelle verbunden und hochfrequenzmäßig geerdet ist. Die Spule 22 und der Kondensator 23 sind auf die Mittenfrequenz f des Signals abgestimmt. Eine weitere Spule 25 und ein weiterer Kondensator 26 sind gleichfalls auf die Frequenz f abgestimmt. Die Spulen 22 und 25 sind induktiv miteinander gekoppelt. Die Bezugszahl 27 bezeichnet einen Kondensator, der mit dem einen Ende der Spule 22 sowie mit einem mittleren Punkt der Spule verbunden ist, die Bezugszahlen 28a und 28b bezeichnen Dioden, wie sie im Rahmen der bekannten Foster-Seeley-Phasendiskriminatorschaltung vorgesehen sind, mit den Bezugszahlen 29 und 30 sind im Rahmen der Erfindung vorgesehene Detektordioden bezeichnet, mit den Bezugszahlen 31 und 32 Belastungswiderstände für die Gleichrichtung, mit der Bezugszahl 33 ein gleichrichtender Kondensator und mit der Bezugszahl 34 ein Ausgangsanschluß. Ein Signal in dem durch die Spule 22 und den Kondensator 23 gebildeten Primärabstimmkreis der Doppelab stimm schal tung wird als Primärspannung e.. über den Kondensator 27 an dem mittleren Punkt der Spule 25 zugeführt, die im Aufbau des Sekundärabstimmkreises der Doppelab stimmschaltung vorgesehen ist. Sekundärseitig tritt in der Doppelab stimmschaltung eine Spannung e„ auf. Die Amplituden- und Phasenbeziehungen zwischen e.. und e sind in Figur 6 dargestellt. An die Detektordioden 29 und 30 sind Spannungen E₊ beziehungsweise '£_ oder die vektoriellen Summen von e und e₂/2 beziehungsweise -e₂/2 angelegt. Die vektoriellen Beziehungen zwischen E₊, E_, B₁, e₂/2 und -e₂/2 sind in Figur 7 aargestellt.

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Die Beziehungen zwischen den Amplituden der Spannungen E₊ und E_ und der Frequenz sind gleichfalls in Figur 4 veranschaulicht. Entfernt man aus der Anordnung der Figur 5 die Dioden 29 und 30, so erhält man im wesentlichen den gleichen Schaltungsaufbau wie in Figur 3. Es soll nun auf die (im nachfolgenden als Bezugs spannungen bezeichneten) Hochfrequenzspannungen näher eingegangen werden, die an die Dioden 29 und 30 angelegt werden. Der Darstellung ist zu entnehmen, daß diese Dioden katodenseitig hochfrequenzmäßig geerdet sind, und daß die Primär spannung e. üblicherweise anodenseitig an die Dioden angelegt wird. Der Einfachheit halber ist in Figur 8 nur der die Dioden 28a und 29 einbegreifende Teil des Schaltungsaufbaus gezeigt, wobei die höhere der Spannungen E und e, nach dem Demodulieren und Gleichrichten an einem Punkt 35 erscheint, und diejenige der Dioden, an welche die niedere der Spannungen angelegt wird, ist in Sperrichtung vorgespannt, so daß sie nicht im Sinne einer Gleichrichtungswirkung betätigt wird ο Dies gilt auch von dem die Dioden 28b und 30 einbegreifenden Teil des Schaltungsaufbaus in Figur 5· Die Amplituden- und Phasenbeziehungen zwischen den an die einzelnen Dioden angelegten Spannungen sind in Figur 7 gezeigt. Falls E und E_ größer sind als der Radius e. eines in Figur 7 in. Form einer durohbrochenen Linie um einen Punkt 0 geschlagenen Kreises, so können die Dioden 28a und 28b im Sinne ihrer Gleichrichtungswirkung betätigt werden. Wird E kleiner als e,, so dienen die Dioden 29 und 28 als Detektordioden. Frequenzmäßig ist dies in Figur 9 veranschaulicht. · Genauer gesagt erscheinen im Fall der in Figur 5 gezeigten Schaltungsanordnung an dem Gleichrichtungsbelastungswiderstand 31 nach dem Demodulieren und Gleichrichten Spannungen wie die durch die Kurventeile j, f, d, o, b und i bezeichneten, während über dem anderen Widerstand 32 ebenfalls nach dem Demodulieren und Gleichrichten Spannungen erscheinen, wie sie die Kurventeile h, a, c, e, g und k bezeichnen. Diese Spannungen treten also differentiell in der Schaltung der Figur 5 auf, und demgemäß erscheint am Ausgangeansohluß 34 eine in der graphischen Darstellung durch eine ausgezogene Linie wiedergegebene Spannung, deren Gleichrichtungsband zwischen f « und f · liegt (der Gleichriohterwirkungsgrad der Dioden sei hierbei zu 1 angenommen). Die Punkte d und e entsprechen.den Frequenzen, an denen der in durchbrochenen Linien angedeutete Kreis sieh mit den durchgezogenen Kreisen 009820/135 1

sen schneidet. Aus dieser Figur geht hervor, daß sich das Gleichrichtungeband von f_± bis f₂ auf f _χ · bis f₂' verengt hat und daß die Gleichrichtungsempfindlichkeit in der iiähe von f_Q gleichbleibend ist. Auch wenn die Belastungswiderstände 31 und 32 fortgelassen werden, ergibt sich in der Arbeitsweise keine Änderung. In diesem Fall werden die Dioden, die nicht im Sinne ihrer Gleichrichtungswirkung betätigt werden, in Sperrichtung vorgespannt, und ihre Sperrwiderstände dienen damit als Arbeitswiderstande.

Figur 10 zeigt die Schaltungsanordnung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei ein (im nachfolgenden als Bezugsspannung bezeichnetes) Signal, wie es an den Dicden 29 und 30 der Figur 5 zugeführt wird, um einen über der in enger Kopplung mit der Primärseite gewickelten Spule erscheinenden Spannungsbetrag e₁ ^I größer ist als e„. Die VekterbeZiehung ist in Figur 11 dargestellt. Welche Dioden in diesem Fall jeweils als Detektordioden dienen ergibt sich aus dem Vergleich der Amplituden von E und E_ mit der von e.. plus e '. Die Beziehungen der Amplituden der betreffenden Spannungen zur Frequenz sind in Figur 12 dargestellt. Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist der Ausgang bei dieser Schalung bei Frequenzen unter f, und über f. gänzlich Null. Hit anderen Werten, ein Ausgang wird nur bei Frequenzen zwischen f, und f erhalten. Der Frequenzbereich f, · bis fρ' ist bei der Anordnung der Figur 10 schmaler als bei derjenigen der Figur 5. Durch Polaritätsumkehrung von e · bei der Anordnung der Figur IO kann bei geeigneter Auslegung ermöglicht werden,¹ daß das Frequenzband f ' bis f ₂' zwischen das der Anordnungen der Figur 5 und der Figur 3 fällt.

In den Figuren I3 und 14 ist der Schaltungsaufbau der dritten und vierten Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wobei es für diese Anordnungen kennzeichnend ist, daß jeweils mit den Detektordioden ein Widerstand oder Widerstände in Reihe geschaltet ist bezie-? hungsweise sind. Der Widerstand oder die Widerstände verringern den Gleichrichterwirkungsgrad derjenigen Dioden, mit denen sie verbunden sind. Die Schaltungsanordnung der Figur 13 bringt somit die gleiche Wirkung hervor wie die in Figur 10 gezeigte, und die in Figur 14 dargestellte Schaltungsanordnung zeigt die gleiche Charakteristik wie die der Figur 10, wenn die Polarität der Spannung e ' umgekehrt ist.

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Ia Pall der in figur 13 wiedergegebenen Schaltung ist die Gleichrichtung eemp find Ii ohke it in der Nähe von f_Q bei gleichem Eingang gegenüber derjenigen der Anordnung der ilgur 10 verringert, doch iet auch die Schaltung der ilgur 13 für praktische Zwecke gut geeignet.

Wenngleich im obigen bei der Darstellung und Beschreibung erfindungegemäßer Anordnungen Ton einer Anwendung der Erfindung auf Poeter-Seeley-Phasendiskriminatorschaltungen ausgegangen wurde, so sei in diesem Zusammenhang aber hervorgehoben, daß ähnliche Ausfüh- , rungen auch dann gemacht werden können, wenn eine Anwendung der Erfindung auf einen Verhältnisdetektor oder -diskriminator vorgesehen ist. Obwohl sich diese Schaltungen nämlich hinsichtlich des Gleichrichturigeprinzips unterscheiden, erfolgt die Festlegung der Detektordioden durch Amplitudenvergleich in ganz der gleichen Weise.

Figur 15 zeigt die Verkörperung der Erfindung in einer Verhältnisdetektorschaltung. Diese Schaltungsanordnung entspricht jener der Figur 131 und ihre Charakteristik ist daher ähnlich der in Figur 12 gezeigten. In Figur 15 bezeichnet die Bezugszahl 36 einen Primärabstimnkreis und die Bezugszahl 37 bezeichnet eine in enger Kopplung mit der Spule des Primärabstimmkreises gewickelte Spule, welche die Bezug8spannung e.. liefert. Mit der Bezugszahl 38 ist ein Hochfrequenzerdungekonden8atcr bezeichnet, mit den Bezugszahlen 40 und 4I sind Detektordioden für E und E_ bezeichnet, wie dies im obigen näher ausgeführt wurde, mit den Bezugszahlen 44 und 45 Detektordioden ZUB Verengern des Gleichriohtungsbandes, mit den Bezugszahlen 42 und 43 Widerstände, die geeignet sind, eine der Erhöhung der Aaplitude der^ Bezugs spannung e. gleichwertige Wirkung hervorzubringen, indem hierdurch der Gleichrichterwirkungsgrad der Dioden 40 und 41 geringer gemacht wird als der der Dioden 44 beziehungsweise 45, die Bezugszahlen 46 und 47 bezeichnen einen Gleichrichtungsbelastungsund Glättungskondensator und die Bezugszahl 48 bezeichnet einen Stabilisaticnskondensator. Der Ali-Depressionseffekt des Stabilisatior.skondensators geht bei Anordnungen, welche die Erfindung verkömern, nie verloren. Die Bezugszahl 50 bezeichnet den Ausgangsanschluß eines Entzerrungskreises 49«

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Die Erfindung wurde im obigen in der Anwendung auf eine Foster-Seeley-Schaltung beschrieben, ist aber gleichermaßen auch für Terhältnisdetektorschaltungen anwendbar. Auch wurde im obenstehenden in der Beschreibung davon ausgegangen, daß in den Doppelabstimmschaltungen stets eine induktive Kopplung vorgesehen war. Doch läßt sich der Erfindungsgedanke ebenso auch bei kapazitiver Kopplung verwirklichen. Figur 16 zeigt ein Beispiel hierfür.

Patentansprüche

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Claims

- 9 - Patentansprüche

l.)Frequenzdiskriminatorschaltung, gekennzeichnet durch mindestens eine Anordnung zum Abgeben eines Signals, dessen Phase mit der Frequenz eines Eingangssignals veränderlich ist, eine Anordnung zum Erzeugen zweier Signale unter Verwendung der Vektorsuramen des phasenveränderten Signals und des Eingangssignals und eine Anordnung zum Vergleichen der Amplitude eines jeden der beiden Vektorsummeηsignalβ und der eines Bezugssignals, das der Amplitude des Eingangssignals proportional ist, sowie zum Gleichrichten desjenigen der beiden Signale, das eine größere Amplitude hat.
2. Frequenzdiskriminatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Umwandeln des Eingangssignals, also des in einer Doppelabstimmschaltung auftretenden Primärsignals, in zwei Signale mit der halben Amplitude des Signals im Sekundärabstimmkreis, die in bezug auf einen mittleren Punkt der Doppelabstimmschaltung gegenphasig zueinander sind, und zum Abgeben zweier Signale entsprechend den Vektorsummen dieser beiden Signale und des Primärsignals betätigbare Anordnung vorgesehen ist.
J. Frequenzdiskriminatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Primärsignal als Bezugssignal arbeitende Anordnung vorgesehen ist.
4· Frequenzdiskriminatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zum Verändern der Amplitude des Bezugssignals vorgesehen ist.
5· Frequenzdiskriminatorschaltung nach Anspruoh 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Summe eines an einem mittleren Punkt des Sekundärabstimmkreises erscheinenden Signals und eines in der Sekundärwicklung des Primärabstimmkreises auftretenden Signale als Bezugesignal arbeitende Anordnung vorgesehen ist.
6. Frequenzdiskriminatorschaltung naoh Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zum Zuführen des Bezugseignale an dem Verbindungspunkt zwischen einer ersten und einer zweiten, ge geneinnig miteinander verbundenen Diode und zum Zuführen der beiden Vektoreummensignale an den anderen Enden einer dritten und vierten, mit der ersten beziehungsweise zweiten Diode gegensinnig verbundenen Diode vor-

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gesehen ist, wobei zwei Gleiohstromsignale und die Differenz dieser beiden Gleichstromsignale erhältlich sind.
7. Frequenzdiskriminatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zum Zuführen des Bezugssignals an dem ■Verbindungspunkt zwischen einer ersten und einer zweiten, gleichsinnig miteinander verbundenen Diode und zum Zuführen der beiden Vektorsummensignale jeweils an den anderen Enden einer dritten und vierten, mit der ersten beziehungsweise zweiten Diode gegensinnig verbundenen
Diode vorgesehen ist.
8. Frequenzdiskriminatorschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Sinne der Hervorbringung eines unterschiedlichen
Gleichrichterwirkungsgrades der dritten und vierten Diode, denen die Vektor summen signale zuführbar sind, gegenüber dem der ersten und
zweiten Diode, denen das Bezugssignal zuführbar ist, betätigbare Anordnung vorgesehen ist.

9· Frequenzdiskriminatorschaltung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine im Sinne der Hervorbringung eines unterschiedlichen
Gleichrichterwirkungsgrades der dritten und vierten Diode, denen die Vektorsummensignale zuführbar sind, gegenüber dem der ersten und
zweiten Diode, denen das Bezugsaignal zuführbar ist, betätigbare Anordnung vorgesehen ist.

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